機采井精確調(diào)參的方法研究

惠振江?。ù髴c油田有限責任公司第七采油廠）

機采井精確調(diào)參的方法研究

惠振江（大慶油田有限責任公司第七采油廠）

隨著油井產(chǎn)量變化，抽油機需要進行科學的參數(shù)調(diào)整。沖速調(diào)整受抽油機設備限制，一般有固定4個檔4、6、9、12 min-1。實際操作中，按照這4種參數(shù)調(diào)整后理論排量往往變化過大或過小，無法滿足生產(chǎn)需要。如何根據(jù)油井產(chǎn)量變化進行科學合理的調(diào)參，采油七廠應用幾種產(chǎn)量預測模型來確定抽油機合理沖速，再通過可調(diào)式皮帶輪實現(xiàn)精確調(diào)整抽油機沖速，達到抽油機井合理工作參數(shù)，實現(xiàn)油田降本增效的目的。

機采井；精確調(diào)參；產(chǎn)量預測模型；可調(diào)式低沖速皮帶輪；節(jié)能降耗

目前抽油機沖速調(diào)整存在以下問題：每調(diào)整1次沖速就需要加工并更換1個固定尺寸的皮帶輪，費時費力，增加成本；普通皮帶輪最小尺寸只能達到4 min-1；無法精確調(diào)整油井沖速，如5.7 min-1皮帶輪一般加工成6 min-1，7.4 min-1皮帶輪一般加工成7 min-1；沖速調(diào)整主要是按抽油機名牌規(guī)定的幾個沖速檔位調(diào)整的，一般不能正好滿足油井提液需要，往往會出現(xiàn)以下2種情況：當沖速調(diào)整幅度較大時，液面抽干燒泵；當沖速調(diào)整幅度較小時，液面仍然較高，達不到提液目的。針對以上問題，進行了理論研究并設計加工了可調(diào)式低沖速皮帶輪，初步解決了這些問題。

1　參數(shù)精確調(diào)整的理論依據(jù)

對于某1口正常生產(chǎn)的抽油井，抽油泵及油管的漏失量與地層中流入井筒的流體體積相比，可以忽略不計[1]。調(diào)整前沖程為s0，沖速為n0，產(chǎn)量為q0,沉沒度為h0，如果要將沉沒度控制在h，沖速n應該調(diào)多大？要解決此類問題，必須先預測出沉沒度由h0調(diào)整到h的實際產(chǎn)量q，然后才能確定調(diào)整后的沖速n。產(chǎn)量預測有以下3種方法[2]。

1.1IPR曲線法

通過系統(tǒng)試井，測得3～5個穩(wěn)定工作制度下的產(chǎn)量及其流壓，便可繪制該井的IPR曲線，而該井的采油指數(shù)可由下式求得：

式中：J——采油指數(shù)，m3/（MPa·t）；

q——產(chǎn)量，t；

p——壓力，MPa。

然后，根據(jù)調(diào)整后流壓p，計算產(chǎn)量q，即

最后，根據(jù)泵況計算出抽油機的合理工作制度。

如果泵效為η，則由理論排量公式

得出q=Qη=360πD2snη，n=q/(360πD2sη)；

式中：Q——理論排量，t/d；

D——泵直徑，mm；

s——沖程，m；

n——沖速，min-1

η——泵效，%。

1.2歷史擬合曲線法

當產(chǎn)量較高、液面調(diào)整幅度較大時，可根據(jù)油井歷史資料，如液面、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進行回歸，確定液面與產(chǎn)量的關(guān)系曲線，最終計算出液面調(diào)整到預定深度時沖速的調(diào)整量。

1.3物質(zhì)平衡法

對于低滲透油田，正常生產(chǎn)的低產(chǎn)、低液面油井，當調(diào)整液面幅度不大時，產(chǎn)量的變化規(guī)律遵循液面恢復法原理，即：抽油井動液面在某一段時間內(nèi)應該保持相對穩(wěn)定，也就是說，當參數(shù)調(diào)整后油套環(huán)形空間內(nèi)液面逐漸下降或上升，油井產(chǎn)量的變化量近似等于油套環(huán)形空間的體積變化。因此，通過液面深度的變化，就可以推算出產(chǎn)量的變化，進而確定沖速的調(diào)整量。

以上3種方法中的第1種方法，現(xiàn)場應用不便，后2種方法較為適用。

2　可調(diào)式低沖速皮帶輪

2.1結(jié)構(gòu)原理

可調(diào)式低沖速皮帶輪由1個錐形體、4塊燕尾扇形輪片、1對調(diào)參環(huán)及調(diào)參絲堵組成（圖1）。錐形體上有4個對稱分布的滑道，4塊燕尾扇形輪片尺寸相同（圖2、圖3），1對調(diào)參環(huán)直徑相同。4塊燕尾扇形輪片，在錐形體滑道上移動到預定的位置后，用1對調(diào)參環(huán)固定即可實現(xiàn)沖速調(diào)整。

圖1　可調(diào)式低沖速皮帶輪構(gòu)成

圖2　燕尾扇形輪片側(cè)圖（正）

圖3　燕尾扇形輪片側(cè)圖（反）

2.2技術(shù)特點

1臺可調(diào)式低沖速皮帶輪可替代多個普通皮帶輪使用,在可調(diào)整范圍內(nèi)可對沖速任意調(diào)整，沖速調(diào)整范圍為3～8 min-1。調(diào)參后，可調(diào)式低沖速皮帶輪均勻分布的凹槽在較低沖速時具有雨天防滑作用，聯(lián)組帶3 min-1輪最小包角可達42°。調(diào)參時，錐形體固定在電動機輪上不動，只需更換不同直徑的調(diào)參環(huán)、移動輪片即可，具有節(jié)省人力物力、調(diào)整方便等優(yōu)勢。

3　現(xiàn)場試驗

為驗證精確調(diào)參理論和可調(diào)式皮帶輪的精確調(diào)整沖速的實用性，先后進行了提液井調(diào)參試驗，沖速大于8 min-1井理論排量不變提沖程降沖速試驗和長期供液不足井、低效井進一步降低沖速節(jié)能降耗試驗。

3.1提液井調(diào)參

1口井5月份調(diào)參前生產(chǎn)數(shù)據(jù)：日產(chǎn)液5 t，含水60%，沉沒度298 m；工作參數(shù)：泵徑32 mm，沖程3 m，沖速5 min-1；當將沉沒度控制在198 m時，在泵徑、沖程、泵效、含水等參數(shù)不變的情況下，調(diào)整的沖速值計算如下：

1）將含水率f＝60%，原油密度γ0＝0.864 1 t/ m3，代入公式得混合液密度

2）將D=32×10-3m,s＝3m，n=min-1,代入公式得理論排量Q=16.4 t/d

3）將q0=5 t，Q=16.4 t/d代入公式η=q0/Q，得泵效η＝30.5%。

4）因?qū)⒊翛]度由298 m控制到198 m，所以，當△H＝100 m時，則產(chǎn)量變化量把d1＝124.26×10-3m，d2＝73×10-3m，0.945 6 t/m3代入該式，得q′=0.75 t。

5）將q0＝5 t，q′＝0.75 t代入公式q=q0+q′，得調(diào)參后的產(chǎn)量q=5.75 t。

6）將q=5.75 t，D＝32×10-3m，s＝3 m，η＝30%代入公式n=q/（360πD2sη），得調(diào)參后沖速n=5.5 min-1。

7）將該井抽油機沖速調(diào)整完3 d后，實測沉沒度為163 m，滿足了實際要求。

表1是另1口井2014年沉沒度與產(chǎn)量數(shù)據(jù)，按表1數(shù)據(jù)可得擬合曲線。該井沖程、沖速、泵徑分別是2.1 m、6 min-1、32 mm；2015年3月份日產(chǎn)液、含水率、沉沒度分別為7 t、22%、575 m；混合液密度為0.882 7 t/m3；計算理論排量和泵效分別為12.87 t/d、54.4%。為將該井液面控制在475 m，按擬合曲線產(chǎn)量應該達到11 t。如果泵徑、沖程、含水率、泵效等參數(shù)不變，根據(jù)公式n=q/（360πD2sη）,可得出n=7.3 min-1。按此沖速調(diào)整1周后，測試該井沉沒度為489 m，基本與擬合曲線吻合，達到了參數(shù)精確調(diào)整目的。

表1　另1口井2014年沉沒度與產(chǎn)量數(shù)據(jù)

3.2降低沖速

統(tǒng)計6月份連續(xù)4個月沉沒度小于50 m井56口，這部分井沉沒度低、長期供液不足、系統(tǒng)效率低。限于設備原因，沖速最小只能達到4 min-1，采用常規(guī)方法無法再調(diào)小參數(shù)。為此，對其中40口低液面井進行沖程不變、降低沖速試驗，達到了恢復液面和節(jié)能降耗目的。

4　結(jié)論

1）參數(shù)調(diào)整可以根據(jù)歷史擬合法或物質(zhì)平衡法計算調(diào)整后的沉沒度、產(chǎn)量和沖速。

2）應用可調(diào)式低沖速皮帶輪可以根據(jù)需要對沖速任意調(diào)整，達到精確調(diào)整參數(shù)，合理協(xié)調(diào)理論排量的目的。

[1]關(guān)天勢.抽油機系統(tǒng)節(jié)能措施分析[J].石油石化節(jié)能,2015, 5（1）：4-5.

[2]馬強，金春玲，佟松林.油田變頻調(diào)速裝置經(jīng)濟運行指標的確定[J].石油石化節(jié)能,2015,5（1）：31-32.

（編輯李發(fā)榮）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.005

惠振江，工程師，2006年畢業(yè)于東北石油大學(石油工程專業(yè))，從事采油工程工作，E-mail:huizhenjiang@petrochina.com.cn,地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第七采油廠機械管理中心，163517。

2016-01-18